1、电路元件的伏安特性曲线
电学元件伏安特性测量报告(最新整理)
[清华大学物理实验]
[BME8 鲍小凡]
[学号：2008013215]
称为电学元件的伏安特性。一般以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，称为该
元件的伏安特性曲线。
对于碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端
RU
I
RV
RV
RV
式(3.1.4b)
用式(3.1.2a)或式(3.1.2b)来得到电阻值 R 时，线路方案及参数的选择应使△R/R 最小（选择原则 3），在 一些情况下，分别从式(3.1.4a)和式(3.1.4b)二者求得的△R/R 是相差不大的。
四、戴维南定理
戴维南定理是指一个含源二端网络可以用一个恒压源串联一个内阻抗所组成的等效电压源来代替。恒
准确地求得被测电阻值 R，R 的不确定度△R 可如下计算：
/ 电流表内接时， R ( U )2 ( I )2 ( RI )2 ( RI )2 [1 RI ]
RU
I
RI U / I
U /I
式(3.1.4a)
/ 电流表外接时， R
( U
)2
( I
)2
( RV
)2
U (
/
I
)2
[1 U / I ]
Ω；量程 Um=
任务三：测定半导体二极管正反向伏安特性
正向特性：
正向特性
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
I/mA
I 修正= I-V/RV 反向特性：
硅二极管的伏安特性曲线以及二极管特性参数的测定
关的反向饱和电流I0。
当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
2、二极管的类型二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。
根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。
按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。
由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。
面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。
平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。
3、二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
（1）正向特性在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。
必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。
只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。
导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
（2）反向特性在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。
二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。
二极管的伏安特性曲线实验报告
二极管的伏安特性曲线实验报告实验报告实验名称：二极管的伏安特性曲线实验实验目的：1. 理解半导体材料的特性2. 理解二极管的基本结构和工作原理3. 掌握二极管的伏安特性曲线及其应用实验原理：二极管是一种半导体元器件，由p型半导体和n型半导体构成。
p型半导体具有正电荷载流子（空穴），n型半导体具有负电荷载流子（电子）。
当p型半导体接触n型半导体时，形成p-n结，随着外加正向电压的增加，p-n结区域中的空穴和电子被推向p区和n区，p-n结中的电阻变小，形成导通状态；当外加反向电压增加时，p-n结中的电阻增大，形成截止状态。
实验步骤：1. 将二极管连接在电路实验板上，通过万用表测量二极管的端子正向电压和反向电压；2. 在电源电压恒定条件下，分别改变二极管的正向电压和反向电压，记录相应的电路电流值；3. 根据实验数据，绘制二极管的伏安特性曲线图。
实验结果：通过实验数据，绘制出了二极管的伏安特性曲线，曲线呈现出明显的“S”型。
当正向电压为0.6-0.7V时，二极管开始导通，电路电流急剧增加；反向电压逐渐增加时，电路电流基本保持稳定。
二极管的正向导通电压和反向击穿电压分别为0.6-0.7V和80-100V。
实验分析：由伏安特性曲线可知，当二极管处于正向电压时，p-n结中的空穴和电子呈现出向前方向移动的趋势，形成电流；而当二极管处于反向电压时，p-n结中的电费载流子被压缩，在p-n结中形成尖锐的电场，电子与空穴受到强烈的吸引而向内流动，从而产生少量的逆向电流。
实验结论：通过本次实验，我们得到了二极管的伏安特性曲线图，理解并掌握了二极管的基本结构和工作原理，这对我们深入理解半导体材料和电子元器件的特性及其应用具有重要意义。
电工学实验讲义
实验一 电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。
2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。
3. 掌握实验箱上直流电工仪表和设备的使用方法。
二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系I ＝f(U)来表示，即用I -U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1. 线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过 坐标原点的直线，如图1-1中a 所示，该直线 的斜率等于该电阻器的电阻值。
2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于 高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高 而增大，通过白炽灯的电流 越大，其温度 越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻” 与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图1-1中b 曲线所示。
图1-13. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图1-1中 c 所示。
正向压降很小（一般的锗管约为0.2～0.3V ，硅管约为0.5～0.7V ），正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图1-1中d 所示。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。
三、实训设备四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图1-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0 伏开始缓慢地增加，一直到10V左右，记下相应的电压表和电流表的读数U R、I。
实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
由图线可以看出，二极管具有单向导电性，加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；如果给二极管加反向电压，当电压较小时，几乎没有电流；当电压增大到一定程度时，电流迅速增大，此时的电压称为反向击穿电压．图象中，随着正向电压的增大，图线斜率增大，表示其电阻随正向电压的增大而减小.
了解：二极管的单向导电性
本实验中为什么要采用电流表外接法？
思考
提示：实验时，仔细观察小灯泡的铭牌，可以比较容易算出小灯泡正常发光时的电阻，一般为几欧或十几欧，与电流表的内阻差不多大，比电压表的内阻要小得多，电压表的分流作用可以忽略，所以在实验中采用了电流表的外接法．
03
02
01
提示：本实验的目的是要绘制小灯泡的伏安特性曲线，这就要求小灯泡上的电压从零开始，测出多组数据进行描点，因此要采用滑动变阻器分压接法．
实验器材
小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干。
PART.01
确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按原理图所示的电路图连接好实验电路。
实验步骤
a b S
01
03
02
实物连接
演示实验
数据处理及结论
小灯泡的I-U图线是一条曲线，如图所示，曲线上的点和坐标原点连线的斜率随电压的增大而减小，说明灯丝的电阻随温度的升高而增大。
1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6 V，1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
B
D
F
A
C
E
直流电源6 V(内阻不计)
直流电流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0～300 mA(内阻约为5 Ω)
滑动变阻器10 Ω，2 A
电路元件伏安特性实验报告
电路元件伏安特性实验报告电路元件伏安特性实验报告引言：电路元件的伏安特性是研究电路中电流与电压之间关系的重要实验。
通过对电路元件的伏安特性进行实验研究，可以深入理解电路中的电流流动规律，探索电阻、电容、电感等元件的特性，为电路设计和应用提供理论依据。
本次实验主要研究了电阻、电容和二极管的伏安特性，并进行了数据分析和讨论。
一、电阻的伏安特性实验1. 实验目的：研究电阻的伏安特性，了解电阻的电流与电压关系。
2. 实验器材：电阻箱、直流电源、电流表、电压表、导线等。
3. 实验步骤：（1）将电阻箱连接到直流电源的正负极，将电流表和电压表分别与电阻箱相连。
（2）依次调整电阻箱的阻值，记录不同电阻下的电流和电压值。
（3）根据记录的数据绘制伏安特性曲线。
4. 实验结果与分析：通过实验数据绘制的伏安特性曲线，可以清晰地看出电阻的特性。
根据欧姆定律，电阻的电流与电压成正比，即I=U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。
实验数据与理论公式相符，验证了欧姆定律的正确性。
二、电容的伏安特性实验1. 实验目的：研究电容的伏安特性，了解电容的电流与电压关系。
2. 实验器材：电容器、直流电源、电流表、电压表、导线等。
3. 实验步骤：（1）将电容器连接到直流电源的正负极，将电流表和电压表分别与电容器相连。
（2）依次调整直流电源的电压，记录不同电压下的电流值。
（3）根据记录的数据绘制伏安特性曲线。
4. 实验结果与分析：通过实验数据绘制的伏安特性曲线，可以观察到电容的特性。
根据电容的定义，电容器的电流与电压存在一定的滞后关系。
在直流电路中，电容器对电流的阻碍作用随着电压的增加而减小，电流逐渐趋于稳定。
实验结果与理论预期相符，验证了电容特性的准确性。
三、二极管的伏安特性实验1. 实验目的：研究二极管的伏安特性，了解二极管的电流与电压关系。
2. 实验器材：二极管、直流电源、电流表、电压表、导线等。
3. 实验步骤：（1）将二极管连接到直流电源的正负极，将电流表和电压表分别与二极管相连。
电阻的伏安特性曲线及电阻测定
实验原理
由于电压表内阻已知，因此采用电压表 内接法测量
RV 10
7
V 测量I R I RV
IR I
测量电路图(电压表内接)
可调电阻 （220Ω） 待测电阻
直流电源 （12V）
可调电阻 （4.7kΩ）
电源电压 12V
接线实物图
电压表
4.7KΩ
电流表
接电源正极
220Ω
接电源负极
数据单
i
Vi(V) Ii (mA) Ii+1-Ii (mA) IR (mA)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
上机原始数据记录（不需要截位）： r= a= b= , , Ua= Ub = , 。
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Vi(V)
Ii (mA)
0
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Ii+1-Ii (mA)
IR (mA)
y 表示IR；x 表示V ，做 y=a+bx 线性拟合；则斜率 b=1/R
上机数据记录： r, a, b, Ua, Ub
电源电压 12V 初始位置：RH1 分压最小， RH2 限流最大
仪器条件记录
量程 电流表 电压表
Δ
分度值
读数误差
20 mA
0.16mA 0.01mA 0.01mA
60V
0.05V
0.01V
0.01V
数据测量
通过改变可调电阻RH1、RH2 的阻值，记录待测电 阻 R 两端电压为 0～10V 时的电流值
电路实验报告一(伏安特性的测量)
U
I
U
I
锗二极管
I
硅二极管
稳压管
0.4
0.20.60.81
-5
-10
图1-1 线性电阻的图1-2白炽灯泡的图1-3 二极管、稳压管的伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线
图1-4理想电压源的输出特性曲线图1-5实际电压源的输出特性
图1-6 伏－安特性实验线路
实验电路图
直
流
稳
压
电
源
mA
V
200Ω
+
-
实验步骤
１、测量线性电阻的伏－安特性。
按图1-6接线，调节直流稳压电源的输出（从小到大），分别测出电阻Ｒ的电流和电压。
２、测量白炽灯泡的伏－安特性。
将电阻去掉，接入白炽灯泡，调节直流稳压电源的输出（注意：白炽灯泡的最大电压值），分别测出白炽灯泡的电流和电压。
３、测量二极管的伏－安特性。
将白炽灯泡去掉，接入二极管（注意二极管的导通方向），调节直流稳压电源的输出（注意：锗二极管导通电压0.4V，硅二极管导通电压0.7V），分别测出二极管的电流和电压。
４、测量稳压管的伏－安特性。
将二极管去掉，接入稳压管（注意稳压管的方向），调节直流稳压电源的输出（注意：稳压管最大稳压电压），分别测出稳压管的电流和电压。
（选做）
二、数据分析处理（参照实验教材“实验报告”要求分析处理）
误差分析：误差主要是万用表的内阻
三．思考题（参照实验教材“思考题”要求回答问题）。
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电路元件的伏安特性试验
周佳朝
201113050113
实验目的：1、学会识别常用电路元件的方法。
2、掌握线性电阻、白炽灯、普通二极管以及稳压管的测绘。
3.掌握实验台上各种仪表的使用方法。
实验假设：1、线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，其电压和电流之间的关系符合欧姆定律，其阻值不随电压的变化而变化。
2、白炽灯工作时，其灯丝电阻随温度的升高而增大，其伏安特性曲线是一条向上凸的曲线。
3、当二极管正向电压足够大时，正向电流从零随电压按指数规律增大。
反向电压在一定范围内时，
其电流稳定不变，当达到击穿电压时，二极管就会被击穿，电流就会迅速增大。
4、稳压管加正向电压时，其变化和二极管类似。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，当
反向电压增加到一定程度时会被击穿。
实验原理：任何一个电器二端元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I之间的函数关系
U＝f(I)来表示，即用U-I平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线的斜率等于该电阻器的电阻
值。
2、一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯
的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差
几倍至十几倍，所以它的伏安特性是一条曲线。
3、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件。
正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向
电压增加时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具
有单向导电性，但反向电压加得过高，超过二级管的极限值，则会导致管子击穿损坏。
4、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时电流将突然增加，以
后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。
实验仪器：实验台一台（包括所需电源、电压表、电流表、线性电阻、白炽灯、二极管、稳压管以及导线等）。
实验内容
及步骤：1、测定线性电阻的伏安特性。
按照电路图接线，调节稳压电源的输出电源，从0开始缓慢地增加，使元件的电压增至18V，记
录下对应的电压表、电流表的读数。
如下电路图。
2、测定非线性电阻（白炽灯）的伏安特性。
如上电路图。
将上一步的电阻换成一只白炽灯，重复上一步的操作测试白炽灯的伏安特性，并记录数据。
3、测定普通二极管的伏安特性。
按电路图接好电路，测二极管的正向特性时，二极管的正向压降可以在0—8之间自由取值，尤
其0.4—0.8之间可以多取几个测试点一变作图，记录好数据。
如下电路图。
4、测定稳压管的伏安特性。
将普通二极管换成稳压管，重复实验内容3的步骤，测定稳压管的正向伏安特性，并记录数据。
测试反向特性时只需将稳压管反接，并记录数据。
如上电路图。
实验图表：
电压U/V 0 3 6 9 12 15 18
电流I/mA 0 30.3 60.5 90.9 121.2 151.4 181.9
计算电阻
99 99.17 99.01 99.01 99.07 98.96
R/Ω
表1:线性电阻
电压U/V 0 5 10 15 20 24 25
电流I/mA 62.1 92.2 116.5 137.7 152.2 157.69 159.85
计算电阻
80.52 108.46 128.76 145.24 157.69 159.85
R/Ω
表2：白炽灯
电压U/V 1.5 2 2.5 3 3.5 3.95
电流I/mA 0 0.4 2.2 9.1 34.1 220
表4：稳压管正向
电压U/V 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.85
电流I/mA 0 0 0 1 27.1 157.2
表5：稳压管反向
数据分析：表一的数据算出来的电阻在90欧姆左右，比100偏小一点点，可能是导线或仪器导致的微笑差异。
表二符合预定的猜想。
表三刚开始时电流几乎没有，到0.55—0.65时有小幅度的增长，在0.7—0.8之间增长非常快。
表四刚开始时电流几乎没有，到2—3时增长较慢，在3—3.95之间增长非常快
表五开始几乎为0，之后急剧上升。